CN106286123A - 垂直轴风力发电机内置式叶片转动结构 - Google Patents

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CN106286123A CN201510239584.2A CN201510239584A CN106286123A CN 106286123 A CN106286123 A CN 106286123A CN 201510239584 A CN201510239584 A CN 201510239584A CN 106286123 A CN106286123 A CN 106286123A
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李建民
张冬
严强
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涓ュ己
严强
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    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Abstract

本发明涉及一种垂直轴风力发电机内置式叶片转动结构,包括支持翼、叶片,在叶片内部,设有叶片转轴;叶片转轴和叶片固定连接,叶片转轴通过机座与支持翼连接,叶片转轴可在机座中转动;叶片内部设有控制叶片转轴旋转的电机、减速机以及齿轮。本发明结构可以简化垂直风机叶片转动机构的重量、体积,并减小驱动电机的容量,降低功耗,同时减小转动机构的风阻,提高系统的效率。

Description

垂直轴风力发电机内置式叶片转动结构
技术领域
[0001] 本发明涉及垂直轴风力发电机技术领域。
背景技术
[0002] 为了更好的利用风能,人们设计了多种形式的风力发电系统,从结构形式上看主要有风力机旋转轴在空间为水平方向的水平轴风力机和旋转轴在空间为垂直方向的垂直轴风力机。
[0003] 如图1,是现有的垂直轴风力发电机,其风轮采用具有一定翼形的叶片,这些叶片一般被固定在绕回转中心旋转的悬臂上,并坐落在一个塔架上,塔架上面固定垂直风轮,垂直风轮中心有一个垂直轴,通过悬臂再将叶片连接到垂直轴上而组成垂直风轮。
[0004] 对于固定叶片角度的垂直轴风轮在转动时,当叶片处于不同位置时,其扭矩大小、方向都不同,在有些位置扭矩大、在有些位置扭矩小、在有些位置扭矩为正、在有些位置扭矩为负。随着风轮直径的增大和转速的下降,这些变化的绝对值尤其明显,而风轮最终的输出扭矩是这些扭矩的合力矩,这样垂直风轮的气动效率就较低,必须对叶片角度根据叶片所处位置进行实时调节以提高垂直风轮的效率。调节垂直风机叶片角度有多重方法,例如,中国专利公开号CN1811173A,名称为垂直轴风力发电机叶片攻角调节装置,是通过凹槽凸轮实现对叶片转角的控制,由于凹槽凸轮需大功率电机根据风向变化时刻调整凹槽凸轮相对于风向的角度,不仅功耗大、控制精度和速度也难以保证。
[0005] 又例如,中国专利公开号CN1858438A,名称为垂直轴风力发电机叶片转角自动控制系统,是通过电机实现对叶片转角的控制,但由于电机置于叶片外部,且电机转轴垂直于叶片,为了能满足高风速下能控制叶片转动,不仅要求电机功率很大,而且外置的电机、减速机风阻也很大,这样的结构造成高成本、高功耗、气动效率低。
[0006] 此外,如中国专利公开号CN 103758693A,名称为一种大型垂直轴风力发电机叶片转角调节和锁定装置,是采用伺服电机、减速机通过叶片柄转动叶片,并采用叶片刹车的方式控制叶片转动的方法,但也有结构复杂、成本较高和转动部分风阻较大的缺点。
发明内容
[0007] 为了克服上述现有技术的缺点,达到低功耗、高气动效率、低成本的目的,实现商业化发展,本发明提供了一种垂直轴风力发电机内置式叶片转动结构。
[0008] 本发明的具体技术方案是:
一种垂直轴风力发电机内置式叶片转动结构,包括支持翼、叶片,在叶片内部,设有叶片转轴;叶片转轴和叶片固定连接,叶片转轴通过机座与支持翼连接,叶片转轴可在机座中转动;叶片内部设有控制叶片转轴旋转的电机、减速机以及齿轮。
[0009] 进一步的,所述机座是套设在叶片转轴外部的轴套结构,该轴套的一端是法兰结构,可通过法兰与支持翼连接。
[0010] 进一步的,在叶片位于弦线前缘的1/2到1/4的位置之间设置叶片转轴。
[0011] 进一步的,所述电机与减速机连接;减速机固定于减速机固定板上;所述齿轮由主动齿轮和被动齿轮组成,所述主动齿轮与减速机输出轴固定连接,被动齿轮固定在机座上,主动齿轮和被动齿轮啮合;叶片转轴穿设在减速机固定板和被动齿轮中,叶片转轴与减速机固定板固定;叶片转轴与该被动齿轮联动,叶片转轴可在被动齿轮中转动,减速机固定板相对于机座转动。
[0012] 进一步的,叶片被分为上、中、下三段并通过转轴相互固定,转轴圆心相同并垂直于地面。
[0013] 进一步的,上述驱动叶片转动的电机、减速机和齿轮被设置在下支持翼的机座上。
[0014] 本发明的有益效果是可实现低功耗、高气动效率的前提下对叶片转角进行控制。
附图说明
[0015] 图1是现有的垂直轴风力发电机的结构示意图。
[0016] 图2是本发明垂直轴风力发电机内置式叶片转动结构的示意图。
[0017] 图3是本发明发明垂直轴风力发电机内置式叶片转动结构的剖面图。
[0018] 图4是本发明实施例1的结构示意图。
[0019]图5是本发明叶片转轴设置位置的示意图。
[0020] 图中:10-支持翼;11_叶片;22_叶片转轴;33_电机;34_减速机;35_被动齿轮;36-主动齿轮;37_减速机固定板;55_机座。
具体实施方式
[0021] 如图4所示,是本发明垂直轴风力发电机内置式叶片转动结构实施例1的结构示意图。
[0022] 如图2、图3和图5所示,本发明由围绕垂直轴的若干个支持翼,叶片由上叶片、中叶片和下叶片三段组成,上、中、下叶片的叶片转轴二二相连固定,叶片转轴设置在叶片玄线上并位于前缘1/4到1/2之间;机座上设有可转动的叶片11、叶片转轴22、电机33、减速机34、被动齿轮35和主动齿轮36。在中叶片转轴和下叶片转轴之间设有一端通过法兰固定连接支持翼10的机座55,另一端套设于叶片转轴22外。机座上、下端面分别设置上轴承和下轴承,叶片转轴22穿设该轴承,并可相对于该机座55转动。机座的上端面有一被动齿轮35和机座55固定,被动齿轮上端的叶片转轴22上还安装有减速机固定板37,减速机固定板37和叶片转轴22固定,但减速机固定板37可围绕被动齿轮35转动,减速机固定板上固定有减速机34和电机33,当电机收到来自中央处理器的指令后转动,则减速机上的主动齿轮36转动,由于被动齿轮35和机座55固定,则主动齿轮36将围绕被动齿轮35转动,从而带动叶片11转动,实现对叶片转角的控制。

Claims (6)

1.一种垂直轴风力发电机内置式叶片转动结构,包括支持翼、叶片,在叶片内部,设有叶片转轴;叶片转轴和叶片固定连接,叶片转轴通过机座与支持翼连接,叶片转轴可在机座中转动;叶片内部设有控制叶片转轴旋转的电机、减速机以及齿轮。
2.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机内置式叶片转动结构,其特征在于,所述机座是套设在叶片转轴外部的轴套结构,该轴套的一端是法兰结构,可通过法兰与支持翼连接。
3.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机内置式叶片转动结构,其特征在于,在叶片位于弦线前缘的1/2到1/4的位置之间设置叶片转轴。
4.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机内置式叶片转动结构,其特征在于,所述电机与减速机连接;减速机固定于减速机固定板上;所述齿轮由主动齿轮和被动齿轮组成,所述主动齿轮与减速机输出轴固定连接,被动齿轮固定在机座上,主动齿轮和被动齿轮啮合;叶片转轴穿设在减速机固定板和被动齿轮中,叶片转轴与减速机固定板固定;叶片转轴与该被动齿轮联动,叶片转轴可在被动齿轮中转动,减速机固定板相对于机座转动。
5.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机内置式叶片转动结构,其特征在于,叶片被分为上、中、下三段并通过转轴相互固定,转轴圆心相同并垂直于地面。
6.根据权利要求5所述的一种垂直轴风力发电机内置式叶片转动结构,其特征在于,所述驱动叶片转动的电机、减速机和齿轮被设置在下支持翼的机座上。
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Citations (6)

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CN2075707U (zh) * 1990-05-16 1991-04-24 张恩侗 一种平装风力机
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